库房没有秘密Vol.20 | 探秘深海冷泉 - 深海生物多样性研究

近日，上海自然博物馆受捐了两件珍贵的南海冷泉区生物标本，这两件珍贵标本来自水深1000米以下的大洋区域，是典型的深海生物。为什么说它珍贵呢？这就要从它们利用能量的方式说起，与我们常识中的“万物生长靠太阳”完全不同。广袤的地球孕育着缤纷多彩的生命形态，他们中的大多数基本上都是依靠“太阳”来直接或间接地获得能量，叫做光能生命系统。然而，在超过1000m水深的深海地区，海山、海沟、热液和冷泉等诸多复杂环境催生出了更为独特的黑暗生态系统和生命过程，也就是化能生命系统。

这一系统是依靠从地球内部通过深海洋壳溢出的甲烷、硫化物等化学物质在海底进行氧化还原反应产生的化学能而繁衍的生命系统。其中有一类重要的化能生命系统，这就是冷泉生态系统。

什么是冷泉呢？

5 N$ h' Z. D( S- k5 } j% G& D

在深海中，天然气水合物分解后产生的一些流体组分在海底表面溢出，由此发生系列的物理、化学及生物作用，这些作用及其产物就叫作冷泉。海底冷泉的温度与周围海水温接近，大约为2～4℃，冷泉的“冷”是相对于水温高达上百摄氏度的海底热液而言的。由于溢出的流体富含甲烷、硫化氢和二氧化碳等组分，可为一些化能合成的微生物提供丰富的养分，因此，相对于深海海底其他沉寂的区域而言，冷泉活动区就显得格外活跃，如同一片“深海绿洲”，冷泉生态系统也因此成为了研究地球深部生物圈的窗口。

$ u, J3 X6 s6 \( a3 S4 g3 C# R2 B3 h

通过研究发现，由于冷泉区域沉积层较厚，周围的环境相对稳定，因此冷泉物种的寿命都比较长。但在生物多样性方面，冷泉底栖生物物种多样性则一般较低，有比较高的狭域性。

* L2 }1 l- k% p# e% O

中国学者对南海东北部的蛟龙冷泉进行了大量细致的研究，采集和报道了10 多种冷泉物种，其中，平额深海偏顶蛤-柯氏潜铠虾为最典型的生物优势群落。

在人类科考的历史上，各种载人深潜器以及深海机器人的发展为我们探索深海提供了利器。1983 年，“阿尔文”号载人深潜器在墨西哥湾东部首次发现了冷泉生物，2005年，中国的学者在对南海北部大陆边缘的调查中相继发现甲烷冷泉和气体水合物冷泉。近年来，随着“蛟龙”号载人深潜器和“科学”号综合调查船的投入使用，中国深海生物多样性调查研究在近年来取得了长足的发展。2014年，“科学”号调查船首次赴南海东北部的蛟龙冷泉开展科考，这是我国研究人员首次利用“发现号”无人有缆深潜器开展冷泉生物采集活动，上海自博馆的珍贵捐赠标本就来自于这次的科考活动。随着探索研究的发展，我们相信更多深海谜题将会被一一解开。

9 b& `9 t$ e. Y4 Y' T2 v) ~8 {

科学顾问：周怀阳 周保春

1 G& O" F; J- Y2 S" _

撰稿：史忠叶 李必成

% d; d$ _& ~3 H7 M1 v' @ ( R* q) S7 w9 _/ h* p/ v; H8 w- B3 ^ 8 u d3 R; |! |* G8 E* V. ?; T